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Actividad escolar: extracción tu propio ADN (Word)
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Traducido por Mónica González. Alrededor de 1,5 millones de personas en todo el mundo tienen sobrepeso o son obesos ¿Comemos demasiado o son nuestros genes? Os mostramos cómo investigar la genética de la obesidad en el aula.
La obesidad es un problema complejo. Más del 10% de la población adulta del mundo es obesa; en algunos países, incluso el 40%. Enfermedades cardiovasculares, diabetes tipo 2, algunos tipos de cáncer, complicaciones del embarazo, problemas en las articulaciones, depresión y ansiedad han sido asociadas a la obesidadw1.
Alimentos ricos en calorías y un estilo de vida más sedentario suelen atribuirse al aumento alarmante de la obesidad, pero ¿y nuestros genes? Este artículo resume investigaciones actuales sobre la genética de la obesidad y, presenta un método desarrollado por el proyecto europeo Xplore Health para extraer ADN y estudiar “genes grasos” candidatos.
Este método sería adecuado para estudiantes de 14-16 años o más de 16. Temporización: una lección. Como alternativas y con materiales más disponibles sugerimos extracción con guisantes congelados (Madden, 2006) o kiwiw2. Los protocolos puedenw5 descargarse en Word o PDF desde el sitio web de la Science in School.
La obesidad puede ser un tema adecuado para un debate sobre cuestiones éticas relacionadas con investigación genética; los estudiantes pueden tener ya cierta opinión¿ Cuántos adolescentes prefieren comida rápida y sentarse frente a la TV? Otros recursos para profundizar en estas cuestiones están disponibles en el sitio webs Xplore Healthw3.
Una persona es obesa si su índice de masa corporal (IMC) es igual o mayor que 30. El rango saludable se sitúa entre 18.5-25. El IMC se calcula dividiendo el peso de una persona en kilogramos por el cuadrado de su altura en metros.
IMC = peso (kg)
(altura (m))2
El IMC es un indicador útil pero no se ajusta a posibles variaciones de estructura y composición corporal. Por ejemplo, los atletas, con gran cantidad de masa muscular, dan sobrepeso al considerar el IMC como referencia única.
La obesidad en familias ¿obedece a la genética o malos hábitos alimenticios en común? Estudios con gemelos han demostrado que el componente genético de la obesidad ascendería al 70% : gemelos idénticos tienen más probabilidad de presentar el mismo aspecto corporal que los no idénticos (O’Rahilly & Farooqi, 2006).
Los investigadores han descubierto alelos que parecen asociados a la obesidad. Algunos de ellos son raros y afectan a una minoría de personas; otros son bastante comunes y aumentan el riesgo de aumento de peso en grandes sectores de la población (tabla 1).
Alelos raros | Alelos frecuentes | |
---|---|---|
Efecto sobre el peso corporal | Explicación para gran exceso de peso en muy pocas personas | Explicación para poco exceso de peso en muchas personas |
Ejemplos | Gen Ob, gen Mc4r | Gen Fto, gen Tmem18 |
Asociación con otras enfermedades | Puede estar asociada con enfermedades raras, por ejemplo, deficiencia congénita de leptina, deficiencia de MC4R | Una de muchas características humanas «normales», también asociada a otras enfermedades comunes, por ejemplo, diabetes tipo 2 |
¿Cómo identificar genes? | Estudios de genes candidatos, estudios en animales, secuenciación del exoma | Estudios de asociación genética |
Relevancia potencial | Prueba genética prenatal y terapia génica | Comprensión del riesgo de enfermedad y diseño de estrategias de prevención |
El gen Ob controla el apetito al codificar la hormona leptina. Los individuos portadores de dos copias defectuosas no producen leptina y muestran un deseo constante de alimentos. Obesos con deficiencia de leptina tratados con inyecciones de hormona han recuperado un peso normal. Otro gen similar sería Mc4r, implicado en la ruta de señalización que controla la conducta alimentaria (O’Rahilly & Farooqi, 2006).
Sin embargo, las mutaciones monogénicas son muy raros. Existen alelos que aumentan la propensión al aumento de peso, como variantes de los genes Fto y del Tmem18. Individuos con una copia del alelos de riesgo de Fto pesan, en promedio, 1,2 kg más que otros con otras variantes; individuos con dos copias de esa variante pesan, de media, 3 kg más.
Individuos portadores de «genes grasos» más comunes ¿serán obesos o no? La genética puede predisponer pero una dieta y estilo de vida saludables permitirían un peso adecuado.
Los investigadores han estudiado también la epigenética – interacciones entre los genes y el medio ambiente- y las vías de señalización relacionadas. Una mejor comprensión de la naturaleza del apetito y del metabolismo de la grasa permitirá desarrollar mejores tratamientos o estrategias para el control de la ingesta de alimento en personas con predisposición genética a la obesidad.
Las soluciones pueden irritar ojos y piel. Usad bata de laboratorio, gafas de seguridad y guantes. La saliva puede transmitir enfermedades; cada uno de vosotros usará asas o hisopos propios que, después, dejará en desinfectante.
Eliminación: los líquidos pueden verterse por el desagüe con agua abundante; asas o hisopos pueden desecharse con la basura normal tras una desinfección de 15 minutos.
Este es sólo uno de los muchos métodos publicados para la extracción de ADN a partir de células (por ejemplo, Madden, 2006, y los Naked Scientists websitew2). Los métodos varían desde opciones más simples (usando detergente y sal de mesa) a protocolos más profesionales. Los principios básicos son los mismos: adición de un detergente para romper membranas celulares, tratamiento enzimático para digerir proteínas de unión a ADN; sal y alcohol frío para precipitar ADN.
Un método óptimo permitirá recuperar ADN más puro. En el método más simple se obtiene una mezcla de gran cantidad de proteína con ADN. Los biólogos moleculares han de trabajar con muestras de gran calidad sin impurezas de proteína.
Se recomienda una solución preparada de SDS porque el reactivo en polvo es nocivo si se inhala. Si se empleáis SDS en polvo el profesor preparará la solución con máscara y bajo campana extractora. Véase también apuntes sobre seguridad en Science in School.
Desinfectantes adecuados: solución al 0,015 M de hipoclorito de sodio, solución al 1% Virkon ® o 5% de lejía doméstica. Tras 15 minutos en remojo las asas y los hisopos pueden ser desechados con la basura normal. Poneos guantes.
Para la compra de reactivos encontraréis un listado de números de productos según catálogo de Sigma. Podréis adquirirlos de otros proveedores.
Reactivos | Número del producto Sigma-Aldrich |
---|---|
Tampón salino TRIS | Tabletas: TS030 o 94158 |
Dodecil sulfato sódico | en polvo: L3771 solución al 10%: 71736 |
Acetato de sodio | S2889 |
proteinasa K | P6556 |
La incidencia de la obesidad está aumentando en todo el mundo. La creciente conciencia del problema, cambiar nuestros hábitos alimenticios y la investigación de una predisposición genética todo podría contribuir a su reducción.
Este artículo, que explora las investigaciones recientes sobre la genética de la obesidad y los detalles de una actividad práctica sobre el tema, se podría utilizar para las clases de biología sobre muchos temas diferentes, incluyendo educación para la salud, la genética, la nutrición, la farmacogenómica, terapia individualizada correlacionada con la presencia de determinada genes, las estadísticas sobre la obesidad en los diferentes países y su relación con la dieta de la población correspondiente.
Además de proporcionar un punto de partida para una discusión de la obesidad, el artículo podría ser usado para un proyecto sobre nutrición, empezando por el índice de masa corporal de grabación de los estudiantes y que se refieran a su dieta diaria (por ejemplo Krotscheck, 2010). De esta manera, el profesor puede proponer hábitos alimenticios más saludables, contribuyendo a cambiar la actitud de los estudiantes.
Comprensión adecuada y preguntas de extensión incluyen:
Panagiotis Stasinakis, 4th Lyceum of Zografou, Grecia